大学物理第二十二章.ppt

2017年8月20日
王业伍 ******@zju.
浙江大学物理系
大学物理甲
第二十二章氢原子及原子结构初步
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22-1 玻尔氢原子理论
本课时教学基本要求
1、掌握原子光谱的实验规律。

2、了解玻尔关于氢原子结构的三个基本假设及其与氢原子光谱的关系。
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一、原子光谱的实验规律
22-1 玻尔氢原子理论
§ 22-1 玻尔氢原子理论
早在原子理论建立以前,实验发现,原子光谱是不连续的分立线光谱。且每个元素都有自己特定的原子光谱。各种元素的原子光谱都十分复杂,是由许多不同频率的光谱线构成。
H
H
H
H
H




(nm)

1885年瑞士中学教师J. J. Balmer发现,氢原子谱线中在可见光区域的四条光谱线H、H、H和H可以纳入简单的公式中。
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式中B=107m,满足该式的光谱系叫巴尔末系。
巴尔末公式
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H
H
H
H
H




(nm)

n 6 5 4 3
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巴尔末公式
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此后,氢原子的其它光谱线也都被发现,它们都可以纳入统一的公式中。瑞典数学家和物理学家J. R. Rydberg对巴尔末公式修改后用波长的倒数(称为波数) 来表示,称为里德伯公式:
R称为里德伯常量,其实验值为:
R = 107 m1
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原则上R和B有如下关系:
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莱曼系: k=1, n=2,3,4,…的一组谱线;
巴尔末系: k=2, n=3,4,5,…的一组谱线;
帕邢系: k=3, n=4,5,6,…的一组谱线;
布喇开系: k=4, n=5,6,7,…的一组谱线;
普芳德系: k=5, n=6,7,8,…的一组谱线;
每一组谱线的第一线对应于n=k+1,线。第二线对应于n=k+2,称为线;···;当n时对应的光谱线称为极限线,用H表示。
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瑞士光谱学家里兹将里德伯公式改写成:
氢原子光谱中的任何一条谱线都可用两个光谱项的差来表示,其它原子光谱也有类似规律,不过其形式和谱线数目更加复杂。一般的谱项:
和
称为光谱项。
称为里兹合并原则,式中
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到了19世纪末,人们已经发现原子并非是组成物质的最小单元,原子(~10-10 m)内还有更微小的粒子,它们有着复杂的内部结构。
1897年汤姆逊发现了带负电的电子,由于原子通常是电中性的,可见原子中还有正电荷,从确定电子的荷质比的实验中又发现电子的质量约占原子质量极小部分。那么带负电的电子在中性的原子中是以何种形式存在的?
二、原子模型
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22-1 玻尔氢原子理论
原子是具有弹性、冻胶状的球体,正电荷均匀分布,带负电的电子则嵌在球体内,作简谐振动,可发射各种频率的光谱。这一模型被形象地称为“布丁-面包模型”。
汤姆孙模型:
这个模型也称为西瓜模型!